KR20190021666A

KR20190021666A - 고층건물의 제연장치

Info

Publication number: KR20190021666A
Application number: KR1020170106686A
Authority: KR
Inventors: 이동명
Original assignee: 경민대학산학협력단; (주)미도이앤씨
Priority date: 2017-08-23
Filing date: 2017-08-23
Publication date: 2019-03-06
Also published as: KR101969947B1

Abstract

본 발명은 제연구역의 과압 시 송풍기에서 공급되는 공기를 배출풍도로 배출시키는 조압배출댐퍼를 설치하여 제연구역과 옥내와의 차압이 40~60Pa 이내를 안정되게 유지하고, 조압배출댐퍼로부터 배출되는 공기에 의해 송풍기실의 전체 압력이 상승하는 것을 방지함과 동시에 조압배출댐퍼의 배출효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있도록 한 고층건물의 제연장치에 관한 것이다.
본 발명은 고층건물(10)의 송풍기실(11)에 설치되어 화재 시 수직풍도(12)로 외부 공기를 공급하는 송풍기(100); 상기 송풍기(100)의 토출구에 설치되어 화재 시 송풍량을 자동 및 수동으로 제어하는 복합댐퍼(200); 상기 고층건물(10)의 각층 제연구역(13)에 각각 설치되어 화재 시 제연구역(13)의 공기압을 상승시키는 자동차압댐퍼(300); 상기 제연구역(13)의 과압 시 송풍기(100)에서 공급되는 공기를 배출하여 제연구역(13)과 옥내(14)와의 차압을 40~60Pa 이내로 유지시키는 조압배출댐퍼(400); 상기 송풍기(100)의 흡입구와 송풍기실(11)의 흡입그릴(11a)에 연결되어 리턴연결티(510)를 구비하는 흡입풍도(500); 상기 조압배출댐퍼(400)의 토출구와 흡입풍도(500)의 리턴연결티(510)에 연결되는 배출풍도(600)를 포함한다.

Description

고층건물의 제연장치{systems for smoke control of high rise building}

본 발명은 고층건물의 제연장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 송풍기와 복합댐퍼 사이에 제연구역의 과압 시 송풍기에서 공급되는 공기를 배출풍도로 배출시키는 조압배출댐퍼를 설치하여 제연구역과 옥내와의 차압이 40~60Pa 이내를 안정되게 유지할 수 있도록 복합댐퍼 내의 수동개폐부의 개구율을 높여 조압배출댐퍼로 많은 공기량을 배출 송풍기 흡입그릴로부터 흡입되는 흡입량을 축소 전체 압력이 상승하는 것을 방지함과 동시에 조압배출댐퍼의 배출효율을 높여 차압의 방연풍속 유지 시 조압배출댐퍼가 닫힘으로 설계 전체 풍량을 활용하는 고층건물의 제연장치에 관한 것이다.

일반적으로 고층건물에 있어서 비상 엘리베이터 앞이나 피난 계단 앞의 전실 등은 제연구역으로 명칭되며, 상기 제연구역 또는 비상계단은 화재 시 유해가스가 유입되지 못하도록 하는 제연장치를 갖추게 된다.

고층건물의 제연구역에 설치되는 제연장치의 대표적인 것은 수직풍도와 자동차압댐퍼로, 화재 시 수직풍도 앞의 자동차압댐퍼를 개방하여 외기를 제연구역으로 유입하게 된다. 즉, 고층건물의 각층 제연구역에 설치되는 자동차압댐퍼는 평소에는 닫혀있지만 화재신호에 의해 차압시는 60Pa 이내 약간만 개방되지만 제연구역 출입문 개방 방연풍속 유지시는 100% 개방되어, 건물의 수직풍도로 공급되는 외기를 제연구역으로 유입하여 제연구역의 공기압을 화재실보다 높게 유지하게 된다.

이와 같이 전실 즉 제연구역으로 유입되는 외기는 전실의 공기압을 높여 화재가 발생된 실내의 연기가 전실로 빠져나오지 못하게 함으로써 제연구역을 형성하게 된다.

이와 같이 화재 발생 시 제연구역의 공기압을 높여줌으로, 화재가 발생된 실내의 연기나 유독가스가 제연구역으로 유입되는 것을 차단하게 되며, 화재가 발생된 실내의 사람은 연기가 없는 제연구역을 거쳐 피난 계단 또는 비상 엘리베이터로 대피하여, 귀중한 인명을 보호하게 되는 것이다.

상기 제연구역의 공기압은 비제연구역(화재실)의 공기압보다 50Pa±20%(40~60Pa) 이내의 공기차압을 화재 시 유지해야 한다고 소방법규에서 정하고 있다.

한편, 제연구역으로 외기를 송풍하는 송풍장치는 건물의 지하나 건물의 옥상에 설치하는 송풍기와, 상기 송풍기에서 발생된 바람의 양을 제어하는 볼륨댐퍼와, 외기를 이송하는 수직풍도로 구성된다.

고층건물 각층의 제연구역과 수직풍도 사이에는 자동차압댐퍼를 설치하여 제연구역으로 외기를 유입하게 된다. 상기 자동차압댐퍼는 평상시에는 닫혀있으나, 화재 시 화재신호에 의해 자동으로 개방되어 수직풍도를 통해 공급되는 외기를 제연구역으로 유입하게 된다.

상기 자동차압댐퍼의 개폐날개는 개폐각을 자동 조절하여 수직풍도로부터 유입되는 외기의 공기량을 조절하여, 제연구역의 공기압을 비제연구역보다 높게 40~60Pa(50Pa±20%)를 유지하여 화재가 발생된 실내의 연기나 유독가스가 문틈을 타고 빠져나오는 것을 방지하게 된다.

또한 화재 시 실내의 사람이 출입문을 열고 피난할 경우, 열린 출입문을 통해 화재가 발생된 실내의 연기가 제연구역으로 빠져나오는 것을 방지하게 되며, 제연구역의 공기차압이 40Pa 이하로 될 경우 즉, 출입문이 개방되어 제연구역의 공기가 실내로 유입됨으로 제연구역의 공기압이 낮아질 경우, 자동차압댐퍼는 100% 개방되어, 제연구역에서 개방된 출입문을 통해 실내로 유입되는 방연풍속은 0.7m/s 이상으로 공기속도를 유지하여, 개방된 출입문으로 실내의 연기가 제연구역으로 빠져나오지 못하도록 자동차압댐퍼는 100% 개방 가능한 많은 설계 풍량 작동을 수행하게 된다.

또한 상기 출입문이 닫혀질 경우, 즉 화재가 발생된 실내로부터 제연구역으로 사람이 대피한 후 출입문이 닫혀질 경우, 개방된 자동차압댐퍼로부터 제연구역으로 유입되던 외기(0.7m/s 이상의 속도로 유입되던 외기)에 의해 제연구역의 공기차압이 60Pa 이상으로 작용할 경우, 자동차압댐퍼는 급기량을 조절하여 닫히기 시작하여, 제연구역의 공기차압을 40~60Pa(50Pa±20%) 이내로 자동 유지하는 작용을 하게 된다. 이때, 제연구역에 60Pa 이상의 과압이 발생하면 출입문을 열기 힘들게 되므로, 피난에 장애가 생기는 것을 방지하도록 적정량을 초과하는 공기는 조압배출댐퍼로 배출시켜 제연구역의 공기압을 적정 수준으로 유지할 필요가 있다.

또한 제연구역으로 피난한 사람이 피난 계단으로 통하는 피난문(방화문)을 열 경우, 제연구역의 공기가 열린 피난문(방화문)을 통해 빠져나감으로 제연구역의 공기압이 낮아질 경우, 재차 자동차압댐퍼는 개방되어 제연구역으로 공기를 유입시켜, 제연구역의 공기차압을 40~60Pa이내로 상승 조절하는 작용을 반복적으로 수행하게 된다.

NFSC501A에서는 제연구역 내의 옥내 출입문이 20층 이내는 1개층, 20층 이상은 2개 층을 동시 개방할 시 출입문을 통한 방연풍속이 0.7m/s 이상을 유지하며, 동시에 비개방층의 제연구역 공기차압은 70%(28Pa)이상을 유지해야 한다고 규정하고 있다.

상기와 같은 제연설비 성능시험을 요약하면 다음과 같다.

1. 제연구역의 모든 출입문이 모두 닫힘 상태일 경우 제연구역의 공기압은 화재가 발생된 옥내(거실)의 공기압보다 50pa ±20％(40~60pa) 이내의 공기차압을 유지할 것.

2. 20층 이하 건물인 경우 1개층 1개소의 출입문이 개방될 경우 또는 20층이상 건물인 경우 2개층 2개소의 출입문이 동시에 개방될 경우 자동차압댐퍼가 순간 100％ 개방되어 거실 출입문 방향으로 공기의 방연풍속은 0.7m/s 이상을 유지할 것.

3. 20층 이하 건물 1개층의 출입문이 개방되는 경우 또는 20층 이상 건물 2개층의 출입문이 동시 개방될 시, 자동차압댐퍼를 통해 제연구역으로 유입되는 외부공기는 피난 시 개방된 출입문으로 통하는 방연풍속 0.7m/s 이상을 유지하며, 동시에 출입문이 닫힌 상태의 비개방층의 제연구역 70%(28Pa) 이상의 공기차압을 유지할 것.

이라는 3가지 충족 요건으로 제연설비는 설계되어야 한다.

상기와 같은 제연설비의 3가지 충족요건을 구비해야 하나, 건물의 층수 및 형태 또는 설계에 따라, 상기 1번의 요건은 만족하나, 2번은 일부 만족하는 것으로 볼 수 있으며, 또한 최근 고층화되는 건축물을 감안할 때 상기 3번의 요건을 동시에 만족하는 제연설비를 구현하는 데에는 많은 어려움을 갖게 된다.

즉, 종래 고층건물의 제연장치에 있어서는 송풍기 앞에 볼륨댐퍼를 설치하여 송풍량을 조절하였으나, 이러한 볼륨댐퍼 방식은 상기 성능시험 3가지 요건 중 1번 제연구역의 모든 출입문이 닫힘 상태에서 차압 50pa ±20％(40~60pa) 이내를 유지하기 위해, 송풍기의 토출측 볼륨댐퍼를 평균 개방율 25% 정도 수동개방 조절하여 1번 성능시험 제연구역 차압 40~60pa 이내를 충족하지만(자동차압댐퍼 개방율 20% 이내 임), 2번 성능시험 출입문 개방 방연풍속 0.7m/s 이상과 3번 성능시험 비개방층 제연구역 차압 70%(28Pa) 이상을 동시에 충족하기 위해서는 볼륨댐퍼를 70% 이상 개방(자동차압댐퍼도 100% 자동 개방임)하여 설계 전체 풍량을 공급해야 하나, 볼륨댐퍼를 1번 차압성능 개방율 25%를 70% 이상 추가 개방할 수 없다. 이때, 2번과 3번 성능에 맞추기 위해 볼륨댐퍼를 70% 이상 추가 개방할 경우 2번과 3번 성능시험을 충족하지만, 제연구역 출입문이 닫힘 상태에서는 제연구역 차압 60pa 이상의 과압이 발생하고 자동차압댐퍼가 100% 닫힘 상태에서도 볼륨댐퍼 수동조절 70% 이상이 개방되기 때문에, 수직풍도 내 설계 풍량이 100% 공급되어 자동차압댐퍼 날개 틈새로 차압 이외의 공기량이 밀고 나와 제연구역 출입문 틈새가 기밀해지므로 차압이 60pa 이상으로 과압이 발생된다.

이와 같이 종래의 볼륨댐퍼 방식은 1번 차압과 2번,3번 방연풍속 비개방층 차압 2가지 중 1가지만의 성능을 선택해야하는 모순된 문제점이 있었다.

이를 위해 하기 특허문헌인 국내 등록특허 제10-1102928호에서는 송풍기 앞에 설치되는 댐퍼를 개량한 것으로, 다수개의 개폐날개 중의 일부분은 자동개폐장치로 개폐토록 하며, 나머지 일부분은 수동개폐기로 개폐각을 조정 제연구역 내의 공기차압이 40~60Pa 이내로 평상시 개방하나, 화재 시 제연구역의 출입문 개방 공기압 변화에 따라, 송풍량을 자동, 수동 조절하여 제연구역의 공기압이 항상 균일한 공기차압을 유지되도록 하는 복합댐퍼가 기재되어 있다.

이러한 복합댐퍼는 볼륨댐퍼 방식을 대체할 수 있는 방식으로, 하나의 복합댐퍼 내 다수의 날개 구조 중 50%를 수동핸들로 나머지 50%는 자동모터와 연결하여 2가지 각각의 역할이 나누어져 성능시험 3가지 요건 중 1번 제연구역은 모든 출입문 닫힘 상태 차압 40~60Pa 이내를 적용시는 복합댐퍼 전체 크기 비율 중 수동핸들로 50% 이내 날개 개구율로 조절하여 차압을 맞추지만(자동차압댐퍼 평균 개방율은 20% 이내 임), 제연구역 내 출입문 개방시는 제연구역 차압 40Pa 이하로 낮아지면서 자동모터와 연동 복합댐퍼 100% 개방 2번과 3번 성능 방연풍속 0.7m/s 이상과 비개방층 차압 70%(28Pa) 이상 3가지 요건을 동시에 만족하는 방식이다.

그러나 복합댐퍼는 송풍량을 복합댐퍼가 개구율을 감소시켜 송풍량을 조절하였으나, 정압이 필요 이상으로 높게 선정될 경우 일정한 송풍량 이상은 조정제어가 어려워 복합댐퍼 내 수동핸들이 최대한 축소 조절되므로 성능시험 3가지 요건 중 2번 방연풍속 0.7m/s 이상과 3번 비개방층 차압 70%(28Pa) 이상을 동시 충족시키는데 어려움이 있고, 특히 층수가 30층 이상이거나 정압이 70mmAQ 이상일 경우 수직풍도 내 정압이 높게 상승 복합댐퍼 내 수동핸들을 최대한 축소 조정되므로 2번과 3번 방연풍속 비개방층 차압 성능에 미달되는 문제점이 있었다.

따라서 상기 제연구역이 갖는 설계기준 요건을 모두 만족하는 고층건물의 제연장치가 요구되고 있다.

특허문헌 : 등록특허 제10-1102928호(등록일자 : 2011.12.29)

본 발명의 목적은 상기에서와 같은 종래의 결점을 해소하기 위해 발명한 것으로, 송풍기와 복합댐퍼 사이에 제연구역의 과압 시 송풍기에서 공급되는 공기를 수직풍도에서 배출풍도로 배출시키는 조압배출댐퍼를 설치하여 제연구역과 옥내와의 차압이 40~60Pa 이내를 안정되게 유지할 수 있도록 한 고층건물의 제연장치를 제공하는데 있다.

또한 본 발명은 조압배출댐퍼로부터 배출되는 공기에 의해 송풍기실의 전체 압력이 상승하는 것을 방지할 수 있도록 하고, 이를 통해 조압배출댐퍼의 배출효율을 높여 수직풍도 내의 정압을 낮게 하여 제연구역과 옥내와의 차압이 40~60Pa 이내를 안정되게 유지할 수 있도록 한 고층건물의 제연장치를 제공하는데 있다.

또한 본 발명은 출입문의 개방으로 제연구역의 압력이 40Pa 이하로 떨어지면 조압배출댐퍼가 닫히도록 하여 방연풍속 0.7m/s 이상과 비개방층의 제연구역 차압 70%(28Pa) 이상을 유지할 수 있도록 한 고층건물의 제연장치를 제공하는데 있다.

또한 본 발명은 화재 시 제연구역에 발생되는 다양한 공기압의 변화에 대응하여 제연구역과 화재가 발생된 옥내와의 공기차압이 규정범위 40~60Pa 이내를 유지하도록 하여 화재 시 발생된 연기나 유독가스가 제연구역으로 유입되거나, 제연구역을 통해 다른 곳으로 전파되는 것을 차단하여 확실한 제연구역을 구현함과 동시에 이로 인해 화재 시 발생되는 연기및 유독가스로부터 귀중한 인명을 보호할 수 있도록 한 고층건물의 제연장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 고층건물의 송풍기실에 화재 시 수직풍도로 외부 공기를 공급하는 송풍기를 설치하고, 상기 송풍기의 토출구에 화재 시 송풍량을 자동 및 수동으로 제어하는 복합댐퍼를 설치하며, 상기 고층건물의 각층 제연구역에 화재 시 제연구역의 공기압을 상승시키는 자동차압댐퍼를 각각 설치하고, 상기 송풍기와 복합댐퍼 사이에 제연구역의 과압 시 송풍기에서 공급되는 공기를 배출하여 제연구역과 옥내와의 차압을 40~60Pa 이내로 유지시키는 조압배출댐퍼를 설치하며, 상기 송풍기의 흡입구와 송풍기실의 흡입그릴에 리턴연결티가 구비된 흡입풍도를 연결하고, 상기 조압배출댐퍼의 토출구와 흡입풍도의 리턴연결티에 배출풍도를 연결한 것이다.

또한 본 발명에서 상기 송풍기는 고층건물의 지하층에 설치하여 복합댐퍼와 토출풍도로 연결하고, 상기 조압배출댐퍼는 토출풍도의 상부 일측에 설치한 것이다.

또한 본 발명에서 상기 흡입그릴은 송풍기와 마주하도록 송풍기실의 하부에 배치하고, 상기 흡입풍도는 송풍기와 흡입그릴에 수평으로 연결한 것이다.

또한 본 발명에서 상기 배출풍도는 조압배출댐퍼에 수평으로 연결되는 수평배기관과, 상기 리턴연결티에 수직으로 연결되는 수직배기관과, 상기 수평배기관과 수직배기관에 연결되는 연결관으로 이루어지는 것이다.

또한 본 발명에서 상기 조압배출댐퍼를 제어하는 3층 자동차압댐퍼 내에 자동보드와, 상기 3층 자동보드의 고장 시 4층 자동차압댐퍼 내 자동보드가 조압배출댐퍼를 제어하는 예비자동보드를 더 설치한 것이다.

또한 본 발명에서 상기 자동보드는 3층의 자동차압댐퍼 내에 설치하고, 상기 예비자동보드는 4층의 자동차압댐퍼 내에 설치한 것이다.

또한 본 발명에서 상기 조압배출댐퍼는 닫힘,열림마이크로스위치와 자동조작날개를 구비하는 몸체, 상기 자동조작날개의 구동축을 구동시키도록 다수의 기어를 구비하는 감속기, 상기 감속기를 작동시키는 액출레이터, 상기 액출레이터를 제어하는 컨트롤러로 이루어지는 것이다.

본 발명의 고층건물의 제연장치에 따르면, 송풍기와 복합댐퍼 사이에 제연구역의 과압 시 송풍기에서 공급되는 공기를 배출풍도로 배출시키는 조압배출댐퍼가 설치되기 때문에, 제연구역과 옥내와의 차압이 40~60Pa 이내를 안정되게 유지할 수 있으며 송풍기의 효율증가와 송풍량의 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 조압배출댐퍼에서 배출되는 공기가 송풍기실로 배출되지 않고 배출풍도로 배출되어 흡입풍도를 통해 토출풍도로 리턴되기 때문에, 조압배출댐퍼로부터 배출되는 공기에 의해 송풍기실의 전체 압력이 상승하는 것을 방지할 수 있고, 이를 통해 조압배출댐퍼의 배출효율이 떨어지는 것을 방지하여 제연구역과 옥내와의 차압이 40~60Pa 이내를 안정되게 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 출입문의 개방으로 제연구역의 압력이 40Pa 이하로 떨어지면 조압배출댐퍼가 닫히기 때문에, 방연풍속 0.7m/s 이상과 비개방층의 제연구역 차압 70%(28Pa) 이상을 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 화재 시 제연구역에 발생되는 다양한 공기압의 변화에 대응하여 제연구역과 화재가 발생된 옥내와의 공기차압이 규정범위 40~60Pa 이내를 유지하도록 하여 화재 시 발생된 연기나 유독가스가 제연구역으로 유입되거나, 제연구역을 통해 다른 곳으로 전파되는 것을 차단하여 확실한 제연구역을 구현함과 동시에 이로 인해 화재 시 발생되는 연기및 유독가스로부터 귀중한 인명을 보호할 수 있는 효과가 있다.

도 1 내지 도 9는 본 발명 제연장치의 계통도를 나타낸 것으로,
도 1은 제연구역의 차압 40~60Pa 이내에서 조압배출댐퍼의 열림 상태를 보인 정면도.
도 2는 도 1의 요부를 보인 확대도.
도 3은 제연구역의 차압 40~60Pa 이내에서 자동차압댐퍼의 닫힘 상태를 보인 평면도.
도 4는 제연구역의 차압 40Pa 이하에서 조압배출댐퍼의 닫힘 상태 및 자동차압댐퍼의 열림 상태를 보인 정면도.
도 5는 도 4의 요부를 보인 확대도.
도 6은 제연구역의 차압 40Pa 이하에서 자동차압댐퍼의 열림 상태를 보인 평면도.
도 7은 본 발명에 따른 자동보드와 예비자동보드의 설치상태를 보인 정면도.
도 8은 본 발명에 따른 조압배출댐퍼의 제어 순서도.
도 9는 본 발명에 따른 조압배출댐퍼의 실시 예를 보인 구성도.

이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 고층건물의 제연장치는 도 1 내지 도 9에 도시되는 바와 같이, 고층건물(10)의 송풍기실(11)에 설치되어 화재 시 수직풍도(12)로 외부 공기를 공급하는 송풍기(100); 상기 송풍기(100)의 토출구에 설치되어 화재 시 송풍량을 자동 및 수동으로 제어하는 복합댐퍼(200); 상기 고층건물(10)의 각층 제연구역(13)에 각각 설치되어 화재 시 제연구역(13)의 공기압을 상승시키는 자동차압댐퍼(300); 상기 제연구역(13)의 과압 시 송풍기(100)에서 공급되는 공기를 배출하여 제연구역(13)과 옥내(14)와의 차압을 40~60Pa 이내로 유지시키는 조압배출댐퍼(400); 상기 송풍기(100)의 흡입구와 송풍기실(11)의 흡입그릴(11a)에 연결되어 리턴연결티(510)를 구비하는 흡입풍도(500); 상기 조압배출댐퍼(400)의 토출구와 흡입풍도(500)의 리턴연결티(510)에 연결되는 배출풍도(600)를 포함하여 구성된 것을 그 기술적 구성상의 기본적인 특징으로 한다.

본 발명의 제연장치는 상기 조압배출댐퍼(400)를 제어하는 자동보드(700); 상기 자동보드(700)의 고장 시 조압배출댐퍼(400)를 제어하는 예비자동보드(800)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제연장치는 고층건물(10)의 화재 시 제연구역의 차압 40~60Pa 이내를 유지하고, 또한 방연풍속 0.7m/s 이상과 비개방층의 제연구역 차압 70%(28Pa) 이상을 유지시키는 것으로, 이러한 본 발명의 제연장치는 송풍기(100), 복합댐퍼(200), 자동차압댐퍼(300), 조압배출댐퍼(400), 흡입풍도(500), 배출풍도(600), 자동보드(700) 및 예비자동보드(800)로 이루어진다.

상기 고층건물(10)에는 송풍기실(11), 수직풍도(12), 제연구역(13), 옥내(거실)(14), 출입문(15), 계단실(16), 엘리베이터실(17)이 구비된다. 이때, 상기 송풍기실(11)에는 흡입그릴(11a)이 구비된다.

여기서, 본 발명의 제연장치는 고층건물(10)의 화재 시 피난 계단실(16)을 통해 1층 또는 옥상의 안전한 곳으로 신속히 대피하는 건축구조로서, 화재 층의 연기가 피난 계단실(16)로 유입 시 피난 대피 문제가 발생하므로 각 층의 계단실(16) 직전 제연구역(13)이 형성되어 옥내(거실)(14)의 연기가 제연구역(13)을 통해 피난 계단실(16)로 유입되지 않도록 제연구역(13) 내 자동차압댐퍼(300)를 설치하여 외부의 신선한 공기를 제연구역(13) 내 일정한 공기압을 유지하여 제연구역(13)에서 연기를 차단, 안전한 피난 계단실(16)을 유지하는 것이다.

기존 제연장치는 층수, 수직풍도 크기, 토출풍속과 무관하게 1가지 볼륨댐퍼 방식으로 10년 가까이 미비한 설계시공으로 진행되다가, 최근 2~3년 내 복합댐퍼(200) 방식이 설계시공 보완되어 왔으나, 국민의 안전의식이 높아지면서 세심하고 조밀한 설계가 요구되어, 본 발명에서는 층수, 수직풍도 크기, 토출풍속과 무관하게 제연설비에 가장 적합한 조압배출댐퍼(400)를 적용한 것이다.

층수가 30층 이상이거나 정압이 70mmAQ 이상일 경우 복합댐퍼(200)를 적용해도 성능시험 3가지 요건을 충족하지만 일부는 성능에 미달되는 설계가 발생하였기 때문에, 본 발명에서는 조압배출댐퍼(400)를 사용하여 성능시험 1번 제연구역(13)의 차압 40~60Pa 이내 적용 시 송풍량 중 일부 적당량의 공기를 배출풍도(600)로 배출하는 방식으로 다양한 설계에도 적용 만족할 수 있는 것이다.

상기 송풍기(100)는 고층건물(10)에 설치되는 것으로, 이러한 송풍기(100)는 화재 시 작동하여 수직풍도(12)로 외부 공기를 공급하는 역할을 수행한다. 이때, 상기 송풍기(100)는 평상시 정지된 상태를 유지한다.

상기 송풍기(100)는 고층건물(10)의 지하층이나 옥상에 설치할 수 있으나, 이러한 송풍기(100)의 설치위치는 1층 이하로 기준하여 1층의 신선한 공기를 흡입하여 제연구역(13)으로 공급함이 바람직하다.

상기 복합댐퍼(200)는 송풍기(100)의 토출구에 설치되는 것으로, 이러한 복합댐퍼(200)는 화재 시 송풍기(100)의 송풍량을 자동 및 수동으로 제어하는 역할을 수행한다. 이때, 상기 복합댐퍼(200)는 수동개폐부와 자동개폐부로 이루어지는 것으로, 이러한 복합댐퍼(200)는 50% 개구율 수동개폐부와 50% 개구율 자동개폐부로 이루어진다.

상기 복합댐퍼(200)의 50% 개구율 수동개폐부는 제연구역(13)의 차압 40~60Pa 이내로 조절 고정되고, 상기 복합댐퍼(200)의 50% 개구율 자동개폐부는 도 1에서와 같이 닫힘 상태를 유지하게 되며, 한편 상기 복합댐퍼(200)의 50% 개구율 자동개폐부는 도 4에서와 같이 제연구역(13) 출입문(15) 개방시 차압 40Pa 이하에서는 열림 상태를 유지하게 된다.

상기 자동차압댐퍼(300)는 고층건물(10)의 각층 제연구역(13)에 각각 설치되는 것으로, 이러한 자동차압댐퍼(300)는 화재 시 제연구역(13)의 공기압을 상승시키는 역할을 수행한다. 이때, 상기 자동차압댐퍼(300)는 평소에는 닫혀있지만 화재신호에 의해 개방되어, 고층건물(10)의 수직풍도(12)로 공급되는 외기를 제연구역(13)으로 유입하여 제연구역(13)의 공기압을 비제연구역(화제실)보다 높게 유지하게 된다.

상기 자동차압댐퍼(300)는 도 3에서와 같이 제연구역(13)의 출입문(15) 닫힘 상태에서 차압 40~60Pa 이내에서는 자동차압댐퍼(300)가 5~20% 이내 열림 상태를 유지하게 되고, 한편 상기 자동차압댐퍼(300)는 도 6에서와 같이 제연구역(13)의 차압 40Pa 이하에서 자동차압댐퍼(300) 100% 열림 상태를 유지하면서 출입문(15) 통과 방연풍속을 0.7m/s 이상 유지하게 된다.

상기 조압배출댐퍼(400)는 제연구역(13)의 차압 60Pa 이상 과압 발생 시 자동으로 열리면서 송풍기(100)에서 공급되는 공기를 도 2에서와 같이 배출풍도(600)로 배출시키는 것으로, 이러한 조압배출댐퍼(400)는 제연구역(13)과 옥내(14)와의 차압을 40~60Pa 이내로 유지시키는 역할을 수행하고, 또한 조압배출댐퍼(400)는 출입문(15)의 개방으로 제연구역(13)의 압력이 40Pa 이하로 떨어지면 자동으로 닫히면서 방연풍속 0.7m/s 이상과 비개방층의 제연구역 차압 70%(28Pa) 이상을 유지시키는 역할을 수행한다.

상기 조압배출댐퍼(400)는 도 1에서와 같이 제연구역(13)의 차압 40~60Pa 이내에서는 개방을 유지하여 수직풍도(12)의 과압을 도 2에서와 같이 배출풍도(600)로 배출하게 되고, 한편 상기 조압배출댐퍼(400)는 도 4에서와 같이 제연구역(13)의 차압 40Pa 이하에서는 닫힘을 유지하여 송풍기(100)의 송풍량 100%를 수직풍도(12)를 통해 각층의 제연구역(13)에 공급하게 된다.

여기서, 제연설비의 성능은 제연구역(13)의 차압에 의해 결정되고 차압은 제연구역(13)으로 공급되는 풍량조절에 의해 결정됨으로 제연설비 성능향상을 위한 기술적 대책을 마련하기 위해 화재 시 건물 각 층의 제연구역 출입문 개폐에 따른 제연구역의 안정적인 차압(40Pa~60Pa) 유지, 방연풍속(0.7㎧ 이상)유지, 과압방지(60Pa 이상)조치, 출입문 비개방층의 차압(28Pa 이상) 유지를 위한 기술적 대책 마련으로 조압배출댐퍼(400)(Ventilation Damper for Pressure Control)를 설치한 것이다. 이때, 상기 조압배출댐퍼(400)를 제연설비(송풍기실) 배출풍도(600)에 조합적용시킨 구성의 개념도는 도 1과 같고, 도 1은 재실자가 피난하기 전(前)인 제연구역의 출입문이 닫힌 상태로 조압배출댐퍼(400)가 열린 상태를 나타낸 것이며, 도 6은 재실자의 피난으로 출입문이 열린 상태로 조압배출댐퍼(400)가 닫힌 상태를 나타낸 것이며, 도 2는 조압배출댐퍼(400)를 배출풍도(600)에 적용시킨 상세도 및 계통도를 나타낸 것이다.

본 발명의 실시 예에 따르면 상기 송풍기(100)는 고층건물(10)의 지하층에 설치되어 복합댐퍼(200)와 토출풍도(110)로 연결되고, 상기 조압배출댐퍼(400)는 토출풍도(110)의 상부 일측에 설치된 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 조압배출댐퍼(400)를 설치하는 위치는 송풍기실(11) 또는 같은 층 송풍기(100)와 첫 번째 자동차압댐퍼(300) 사이 조정점검이 용이한 곳을 기준하여 설치할 수 있다. 또한, 상기 조압배출댐퍼(400)의 설치위치는 지하 수직 덕트 측면 또는 수평 덕트 측면에 설치하여 조압배출댐퍼(400)의 개방시에는 날개부분이 덕트 내로 열려 송풍기(100)의 토출저항에 의해 가능한 많은 양의 공기가 수직풍도(12)에서 배출풍도(600)로 배출되도록 함이 바람직하다.

상기 조압배출댐퍼(400)의 크기는 송풍기(100)의 토출풍도 크기의 1/2 크기가 바람직하고, 상기 조압배출댐퍼(400)의 개구율 선정은 조압배출모터가 장착된 노출조절스위치를 적당한 각도로 조절하여 선정할 수 있다.

상기 흡입풍도(500)는 도 2에서와 같이 송풍기(100)의 흡입구와 송풍기실(11)의 흡입그릴(11a)에 연결되는 것으로, 이러한 흡입풍도(500)에는 리턴연결티(510)가 구비된다. 이때, 상기 흡입풍도(500)는 외부의 신선한 공기를 송풍기(100)로 공급하는 역할을 수행하고, 상기 리턴연결티(510)에는 배출풍도(600)가 연결된다.

본 발명에 따르면 상기 흡입그릴(11a)은 송풍기(100)와 마주하도록 송풍기실(11)의 하부에 배치되고, 상기 흡입풍도(500)는 송풍기(100)와 흡입그릴(11a)에 수평으로 연결된 것을 특징으로 한다.

상기 배출풍도(600)는 도 2에서와 같이 조압배출댐퍼(400)의 토출구와 흡입풍도(500)의 리턴연결티(510)에 연결되는 것으로, 이러한 배출풍도(600)는 제연구역(13)의 과압 시 조압배출댐퍼(400)의 토출구로 배출되는 공기를 흡입풍도(500)로 리턴시키는 역할을 수행한다.

본 발명에 따르면 상기 배출풍도(600)는 조압배출댐퍼(400)에 수평으로 연결되는 수평배기관(610)과, 상기 리턴연결티(510)에 수직으로 연결되는 수직배기관(620)과, 상기 수평배기관(610)과 수직배기관(620)에 연결되는 연결관(630)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 조압배출댐퍼(400)로부터 배출되는 공기가 본 발명과 같이 배출풍도(600)로 배출되지 않고 가령 송풍기실(11)로 배출될 경우, 공기에 의해 일정시간 경과 시 송풍기실(11)의 전체 압력이 상승하기 때문에, 구조적으로 송풍기실(11)의 압력 상승으로 인하여 조압배출댐퍼(400)의 배출효율이 떨어지는 문제점이 발생하게 되고, 특히 조압배출댐퍼(400)의 배출효율이 떨어지므로 인해 제연구역(13)에 과압이 발생하여 제연구역(13)과 옥내(14)와의 차압이 40~60Pa 이내를 안정되게 유지할 수 없는 문제점이 발생하게 된다.

그러나 본 발명에서는 조압배출댐퍼(400)에서 배출되는 공기가 송풍기실(11)로 배출되지 않고 배출풍도(600)로 배출되어 흡입풍도(500)를 통해 토출풍도(110)로 리턴되기 때문에, 조압배출댐퍼(400)로부터 배출되는 공기에 의해 송풍기실(11)의 전체 압력이 상승하는 것을 방지할 수 있고, 이를 통해 조압배출댐퍼(400)의 배출효율이 떨어지는 것을 방지하여 제연구역(13)과 옥내(14)와의 차압이 40~60Pa 이내를 안정되게 유지할 수 있다.

상기 자동보드(700)는 조압배출댐퍼(400)를 자동 제어하는 것으로, 이러한 자동보드(700)는 제연구역(13)의 차압이 40~60Pa 이내를 유지할 경우에는 조압배출댐퍼(400)가 개방되도록 개방 신호를 보내는 역할을 수행하고, 또한 자동보드(700)는 제연구역(13)의 차압이 40Pa 이내로 떨어질 경우에는 조압배출댐퍼(400)가 닫히도록 닫힘 신호를 보내는 역할을 수행한다. 이때, 상기 조압배출댐퍼(400)의 자동보드(700)는 복합댐퍼(200)의 자동보드와 반대 기능을 수행하는 것으로, 상기 조압배출댐퍼(400)가 열림 상태를 유지하면 복합댐퍼(200)의 자동개폐부는 닫힘 상태를 유지하고, 상기 조압배출댐퍼(400)가 닫힘 상태를 유지하면 복합댐퍼(200)의 자동개폐부는 열림 상태를 유지하게 된다. 즉, 상기 조압배출댐퍼(400)와 복합댐퍼(200)의 자동개폐부는 서로 반대로 작동하게 되고, 상기 복합댐퍼(200)의 수동개폐부는 화재 시 자동보드(700)와 상관없이 제연구역(13) 차압 40~60Pa 이내 적당한 세팅 개구율만 개방된 상태를 유지하게 된다.

상기 예비자동보드(800)는 자동보드(700)의 고장 시 조압배출댐퍼(400)를 제어하는 것으로, 이러한 예비자동보드(800)는 자동보드(700)의 고장 시 자동으로 연동하여 동작하게 된다.

본 발명의 실시 예에 따르면 도 7에서와 같이, 상기 자동보드(700)는 3층의 자동차압댐퍼(300) 내에 설치되고, 상기 예비자동보드(800)는 4층의 자동차압댐퍼(300) 내에 설치된 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 조압배출댐퍼(400)의 동작신호는 3층과 4층 자동차압댐퍼(300) 내에 자동보드(700)와 예비자동보드(800)를 각각 설치하여 1차 3층 자동보드(700)만 조압배출댐퍼(400)와 연동하지만, 3층 자동보드(700)의 고장 시 2차 4층 예비자동보드(800)가 자동으로 연동하여 안전한 동작을 수행하게 된다.

상기 자동보드(700)는 조압배출댐퍼(400)와 별도로 설치하고, 또한 상기 자동보드(700)는 송풍기(100)로부터 10m 이상의 수직거리를 두고 설치해야 표준 풍도 공기압을 측정할 수 있다. 이때, 상기 자동보드(700)를 송풍기(100)에 근접되는 부분에 설치하면 송풍기(100)의 풍량, 풍압에 의해 정확한 풍도 내 평균 공기압 측정을 할 수 없다.

도 9는 본 발명에 따른 조압배출댐퍼(400)의 실시 예를 보인 구성도로서, 상기 조압배출댐퍼(400)는 닫힘,열림마이크로스위치와 자동조작날개(412)를 구비하는 몸체(410), 상기 다수의 자동조작날개(412)의 구동축을 구동시키도록 다수의 기어를 구비하는 감속기(420), 상기 감속기(420)를 작동시키는 액출레이터(430), 상기 액출레이터(430)를 제어하는 컨트롤러(440)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 따르면 건물의 임의의 층에서 화재가 발생하면 조압배출댐퍼(400)의 컨트롤러(440)에 전달하고, 컨트롤러(440)는 제연구역의 차압(ΔP=0~60Pa)에 따라 출입문의 개폐상태를 판단하며, 컨트롤러(440)는 액출레이터(430)와 감속기(420)를 통해 조압배출댐퍼(400)의 자동조작날개(412)를 조절하여 송풍기(100)의 풍량을 효율적으로 조절하게 된다. 이때, 재실자의 피난 상황에 따라 출입문이 개폐되면서 제연구역의 차압(ΔP)은 출입문이 열리면 ΔP=40Pa이하로 급속하게 떨어지게 되고, 출입문이 닫히면 ΔP=40~60Pa을 유지하게 된다.

출입문의 개폐상태에 따른 차압변화에 의한 상기와 같이 구성된 조압배출댐퍼(400)의 동작 프로세스를 설명하면 다음과 같다.

도 1에서와 같이 출입문이 닫힌(피난 전) 경우, 조압배출댐퍼(400)의 자동조작날개(412) 100% 개방 배출풍도(600)로 배출시켜 차압 40Pa~60Pa을 안정적으로 유지하고, 도 2에서와 같이 공기를 배출풍도(600)로 배출시켜 과압방지조치 및 원활한 출입문 폐쇄를 유지한다.

도 2에서와 같이 출입문이 열릴(피난) 경우, 화재층의 출입문 개방으로 전 층의 제연구역 내 차압이 40Pa 이하로 낮아짐과 동시에 조압배출댐퍼(400)의 자동조작날개(412)를 닫고, 출입문 개방층에는 방연풍속 0.7㎧ 이상과 비개방층에는 차압 28Pa 이상 되도록 동시 유지한다.

출입문이 열렸다 닫힐 경우, 방연풍속으로 인해 순간적으로 과압(60Pa 이상)이 되면 조압배출댐퍼(400)의 자동조작날개(412)를 개방하고, 공기를 배출풍도(600)로 배출시켜 과압방지조치 및 원활한 출입문 폐쇄를 유지한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따르면 상기 조압배출댐퍼(400)는 상술한 제연설비 성능시험 3가지 요건 중 1번 차압 적용시, 도 1과 도 3에서와 같이 제연구역(13)의 모든 출입문(15)이 닫힘 상태에서는 조압배출댐퍼(400)가 적당한 개구율로 개방되어 수직풍도(12)의 공기를 배출풍도(600)로 배출하고, 이와 동시에 복합댐퍼(200)의 자동개폐부는 닫힘 상태를 유지하여 수직풍도(12)로 공급되는 공기압이 떨어지게 때문에, 제연구역(13)의 차압 40~60Pa 이내를 유지하게 된다.

그리고 도 4와 도 6에서와 같이 상기 제연구역(13) 내 어느 층이든 출입문(15)이 개방될 경우 전층 제연구역(13) 내 차압 40~60Pa 이내 압력이 40Pa 이하로 낮아짐과 동시에 조압배출댐퍼(400)가 자동으로 닫히고, 이와 동시에 복합댐퍼(200)의 자동개폐부가 개방되어 수직풍도(12)로 공급되는 공기압이 높아지기 때문에, 개방된 제연구역(13)의 출입문(15)에 성능시험 3가지 요건 중 2번 방연풍속 0.7m/s 이상과 3번 비개방층 차압 70%(28Pa) 이상을 동시에 충족시킬 수 있게 된다.

따라서 이러한 본 발명은 송풍기(100)와 복합댐퍼(200) 사이에 제연구역(13)의 과압 시 송풍기(100)에서 공급되는 공기를 수직풍도(12)에서 배출풍도(600)로 배출시키는 조압배출댐퍼(400)가 설치되기 때문에, 제연구역(13)과 옥내(14)와의 차압이 40~60Pa 이내를 안정되게 유지할 수 있으며 송풍기(100)의 효율증가와 송풍량의 손실을 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한 이러한 본 발명은 조압배출댐퍼(400)에서 배출되는 공기가 송풍기실(11)로 배출되지 않고 배출풍도(600)로 배출되어 흡입풍도(500)를 통해 토출풍도(110)로 리턴되기 때문에, 흡입그릴(11a)의 유입공기를 축소하고 조압배출댐퍼(400)로부터 배출되는 공기가 송풍기(100)로 흡입되므로 전체 압력이 상승하는 것을 방지할 수 있고, 이를 통해 조압배출댐퍼(400)의 배출효율이 떨어지는 것을 방지하여 제연구역(13)과 옥내와의 차압이 40~60Pa 이내를 안정되게 유지할 수 있는 장점이 있다.

그리고 이러한 본 발명은 출입문(15)의 개방으로 제연구역(13)의 압력이 40Pa 이하로 떨어지면 조압배출댐퍼(400)가 닫히기 때문에, 방연풍속 0.7m/s 이상과 비개방층의 제연구역(13) 차압 70%(28Pa) 이상을 유지할 수 있는 장점이 있다.

아울러 이러한 본 발명은 화재 시 제연구역(13)에 발생되는 다양한 공기압의 변화에 대응하여 제연구역(13)과 화재가 발생된 옥내(14)와의 공기차압이 규정범위 40~60Pa 이내를 유지하도록 하여 화재 시 발생된 연기나 유독가스가 제연구역(13)으로 유입되거나, 제연구역(13)을 통해 다른 곳으로 전파되는 것을 차단하여 확실한 제연구역(13)을 구현함과 동시에 이로 인해 화재 시 발생되는 연기및 유독가스로부터 귀중한 인명을 보호할 수 있는 장점이 있다.

10 : 고층건물 11 : 송풍기실
11a : 흡입그릴 12 : 수직풍도
13 : 제연구역 14 : 옥내
100 : 송풍기 110 : 토출풍도
200 : 복합댐퍼 300 : 자동차압댐퍼
400 : 조압배출댐퍼 410 : 몸체
412 : 자동조작날개 420 : 감속기
430 : 액출레이터 440 : 컨트롤러
500 : 흡입풍도 510 : 리턴연결티
600 : 배출풍도 610 : 수평배기관
620 : 수직배기관 630 : 연결관
700 : 자동보드 800 : 예비자동보드

Claims

고층건물(10)의 송풍기실(11)에 설치되어 화재 시 수직풍도(12)로 외부 공기를 공급하는 송풍기(100);
상기 송풍기(100)의 토출구에 설치되어 화재 시 송풍량을 자동 및 수동으로 제어하는 복합댐퍼(200);
상기 고층건물(10)의 각층 제연구역(13)에 각각 설치되어 화재 시 제연구역(13)의 공기압을 상승시키는 자동차압댐퍼(300);
상기 제연구역(13)의 과압 시 송풍기(100)에서 공급되는 공기를 배출하여 제연구역(13)과 옥내(14)와의 차압을 40~60Pa 이내로 유지시키는 조압배출댐퍼(400);
상기 송풍기(100)의 흡입구와 송풍기실(11)의 흡입그릴(11a)에 연결되어 리턴연결티(510)를 구비하는 흡입풍도(500);
상기 조압배출댐퍼(400)의 토출구와 흡입풍도(500)의 리턴연결티(510)에 연결되는 배출풍도(600)를 포함하는 고층건물의 제연장치.
제 1 항에 있어서, 상기 송풍기(100)는 고층건물(10)의 지하층에 설치되어 복합댐퍼(200)와 토출풍도(110)로 연결되고, 상기 조압배출댐퍼(400)는 토출풍도(110)의 상부 일측에 설치된 것을 특징으로 하는 고층건물의 제연장치.
제 1 항에 있어서, 상기 흡입그릴(11a)은 송풍기(100)와 마주하도록 송풍기실(11)의 하부에 배치되고, 상기 흡입풍도(500)는 송풍기(100)와 흡입그릴(11a)에 수평으로 연결된 것을 특징으로 하는 고층건물의 제연장치.
제 1 항에 있어서, 상기 배출풍도(600)는 조압배출댐퍼(400)에 수평으로 연결되는 수평배기관(610)과, 상기 리턴연결티(510)에 수직으로 연결되는 수직배기관(620)과, 상기 수평배기관(610)과 수직배기관(620)에 연결되는 연결관(630)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고층건물의 제연장치.
제 1 항에 있어서, 상기 조압배출댐퍼(400)를 제어하는 자동보드(700); 상기 자동보드(700)의 고장 시 조압배출댐퍼(400)를 제어하는 예비자동보드(800)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고층건물의 제연장치.
제 5 항에 있어서, 상기 자동보드(700)는 3층의 자동차압댐퍼(300) 내에 설치되고, 상기 예비자동보드(800)는 4층의 자동차압댐퍼(300) 내에 설치된 것을 특징으로 하는 고층건물의 제연장치.
제 1 항에 있어서, 상기 조압배출댐퍼(400)는 자동조작날개(412)를 구비하는 몸체(410), 상기 자동조작날개(412)의 구동축을 구동시키도록 다수의 기어를 구비하는 감속기(420), 상기 감속기(420)를 작동시키는 액출레이터(430), 상기 액출레이터(430)를 제어하는 컨트롤러(440)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고층건물의 제연장치.